12 โวลท์ไม่พอแล้ว !

ผมเคยอธิบายถึงสาเหตุที่จำเป็นต้องเพิ่มแรงเคลื่อนไฟฟ้าจาก 12 โวลท์ เป็น 36 โวลท์ สำหรับแบทเตอรีไปแล้ว ส่วนแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่อัลเทอร์เนเตอร์ของรถ "ปั่นไฟ" ย่อมต้องสูงกว่าของแบทเตอรี คือ จากเดิมเกือบ 14 โวลท์ ถูกเพิ่มขึ้นเป็นราวๆ 42 โวลท์ เพราะมีอุปกรณ์ใหม่หลายอย่างด้วยกัน ถูกพัฒนาขึ้นมาให้ความสะดวกสบาย ความปลอดภัย หรือไม่ก็ความประหยัด ต่อพวกเราผู้ใช้รถ คราวนี้มาดูกันต่อครับ ว่ามีอะไรบ้างที่รอเราอยู่ในอนาคตอันใกล้ ปัจจุบันหลายค่ายเริ่มทยอยนำมาใช้กันแล้ว   เริ่มกันที่เครื่องยนต์ก่อน ฝันของวิศวกรเครื่องยนต์กำลังจะเป็นจริง โดยความสามารถที่จะควบคุมการไหลของไอดีและไอเสียให้เหมาะกับโหลด หรือสภาวะที่เครื่องยนต์ถูกใช้งาน การใช้ลูกเบี้ยวสองแบบเช่น ระบบ "วีเทค" ของ ฮอนดา หรือการปรับตำแหน่งเพลาลูกเบี้ยวตามความเร็วรอบของเครื่องยนต์ซึ่งมีทั้งแบบ "ประหยัด" คือ ปรับเฉพาะด้านไอดี และแบบ "เต็มที่" คือ ปรับทั้งด้านไอดีและด้านไอเสีย ที่โรงงานรถยนต์ตั้งชื่อกันให้ดูพิเศษ เช่น วานอส วาริโอแคม วาริโอวาล์วไทมิง ฯลฯ เหล่านี้ จะหมดความหมายไปทันที เมื่อระบบควบคุมการทำงานของวาล์วด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าเข้ามาทำงานแทนลูกเบี้ยว และสปริงวาล์วเป็นการเปิดมิติใหม่ของการควบคุมกำลังของเครื่องยนต์ ซึ่งผมได้อธิบายไปแล้วเมื่อไม่นานมานี้ การเปิดและปิดวาล์วให้รวดเร็วต้องใช้กำลังมากมายครับ   ลองดูจากตัวอย่างเครื่องยนต์ที่หมุนด้วยความเร็วรอบสัก 6,000 รตน. หรือ 100 รอบ/วินาที ซึ่งเป็นค่าปกติของรถเก๋งทั่วไป วาล์วต้องเปิดและปิดให้ทันภายในช่วงที่เครื่องยนต์หมุนไปราวครึ่งรอบ เมื่อเครื่องยนต์หมุน 1 รอบ ในเวลา 1/100 วินาที หรือหมุนรอบในเวลา 1/200 วินาที เพราะฉะนั้นวาล์วจะต้องถูกเปิดให้อ้าสุดในเวลาเพียงครึ่งหนึ่งของ 1/200 วินาที ซึ่งเท่ากับ 1/400 วินาที หรือ 0.0025 วินาทีเท่านั้น แม่เหล็กไฟฟ้าต้องเป็นแบบสมรรถนะสูงเท่านั้น และต้องมีขนาดกะทัดรัด รวมทั้งต้องเพิ่มแรงเคลื่อนไฟฟ้าเป็น 42 โวลท์ จึงจะมีกำลังเพียงพอครับ   อย่างที่สอง คือ เบรคไฟฟ้า ซึ่งต้องใช้ มอเตอร์ขนาดจิ๋ว แต่ใช้กำลังสูงพอ ก็ต้องอาศัยแรงเคลื่อนไฟฟ้าระดับ 42 โวลท์ เช่นเดียวกัน   ถัดมาเป็นระบบผ่อนแรงพวงมาลัยที่ใช้กำลังจากปั๊มไฮดรอลิคมาช่วยเราออกแรงหมุนพวงมาลัย ปั๊มนี้จะถูกขับด้วยกำลังของเครื่องยนต์โดยสายพานมันจึงต้องทำงานอยู่ตลอดเวลา ไม่ว่าจะจำเป็นหรือไม่เช่น ขณะขับทางตรง เราไม่ต้องการให้ระบบนี้ช่วยผ่อนแรงแต่อย่างใด แต่มันก็ต้องหมุนอยู่ตลอดเวลาเป็นการสูญเสียพลังงานและเกิดการสึกหรอโดยไม่จำเป็นด้วย   เพื่อตัดจุดอ่อนนี้ออกไป จึงมีการใช้มอเตอร์ไฟฟ้าช่วยผ่อนแรงแทน ผลพลอยได้ที่ได้จากการใช้ระบบไฟฟ้านี้แทบจะไม่มีขอบเขตเลยครับ เพราะคราวนี้เราสามารถเอาสัญญาณจากเซนเซอร์ต่างๆ เช่น ความเร็ว อัตราเร่ง แรงหนีศูนย์ความหน่วง มาเป็นตัวแปรร่วมได้ ทำได้เแม้กระทั่งให้พวงมาลัย "หนัก" ขึ้นตอนฝนตกเพียงแค่รับสัญญาณจากเซนเซอร์ฝนมาใช้เท่านั้นเอง พ่วงกับเซนเซอร์วัดแสงให้ขับกลางคืนพวงมาลัย "เบา" กว่าขับกลางวันก็ได้ และแน่นอนว่าจะมีปุ่มให้ผู้ขับเลือกระดับการผ่อนแรงได้ตามใจชอบด้วยครับ   พอมีแรงเคลื่อนไฟฟ้าสูงกว่าเดิม 3 เท่า จากความจำเป็นในการนำระบบดังกล่าวมาใช้แล้ว โอกาสอื่นๆ ก็ตามมาอีก เป็นขบวนครับ แคทาไลทิค คอนเวอร์เตอร์ หรืออุปกรณ์ปรับสภาพไอเสีย ซึ่งมีปัญหา ตรงที่ทำงานได้เฉพาะเมื่อตัวของมันร้อนจัดเท่านั้น จะมีประสิทธิภาพสูงพอตั้งแต่ติดเครื่องยนต์ได้ไม่นาน (ปกติต้องใช้เวลาหลายนาที) โดยใช้ไฟฟ้าช่วยเร่งให้มันร้อนตั้งแต่บิดกุญแจสตาร์ทเครื่องยนต์ ปริมาณสารพิษในไอเสียขณะเครื่อง "เย็น" จะลดลงอย่างมาก   เทอร์โบชาร์เจอร์ ซึ่งใช้ไอเสียพ่นใส่กังหันให้หมุน เพื่ออัดอากาศเข้าสู่เครื่อง และมีปัญหาประจำตัว คือทำงานได้ไม่เต็มที่ถ้าเครื่องยนต์หมุนรอบต่ำ จะถูกดัดแปลงให้ทำงานด้วยกำลังจากมอเตอร์ไฟฟ้าขนาดเล็กแต่กำลังสูง เป็นการลดปัญหา "รอรอบ" ของเครื่องเทอร์โบอย่างได้ผล แม้แต่คอมเพรสเซอร์ของระบบปรับอากาศ ซึ่งเป็นปัญหาของวิศวกรมาตลอด แต่พวกเราผู้ใช้รถส่วนใหญ่ไม่ทราบ นั่นคือการที่มันต้องอาศัยกำลังจากเครื่องยนต์ขับโดยใช้สายพาน จึงมีอัตราทดคงที่ ขณะเครื่องยนต์เดินเบา (ขณะรถหยุด) คอมเพรสเซอร์จะหมุนช้าเกินไป แต่เมื่อเครื่องยนต์ทำงานที่ความเร็วรอบสูง คอมเพรสเซอร์ก็จะหมุนเร็วเกินไป ทำให้อายุการใช้งานสั้นลง ถ้าปรับอัตราทดให้มันหมุนเร็วขณะเดินเบา มันก็จะหมุนเร็วเกินเขตปลอดภัย เมื่อใช้เครื่องยนต์ที่รอบสูง ถ้าปรับให้หมุนพอเหมาะ ขณะเครื่องยนต์ทำงานที่รอบสูง ตอนหยุดรถแอร์ของเราก็จะเย็นไม่พอ เพราะคอมเพรสเซอร์หมุนช้าเกินไป   ปัญหาทั้งหมดนี้แก้ด้วยระบบไฟฟ้า 42 โวลท์ โดยการใช้มอเตอร์ขับคอมเพรสเซอร์อีกต่อหนึ่ง ความเร็วของคอมเพรสเซอร์จะไม่แปรผันตามความเร็วของเครื่องยนต์อีกต่อไป แต่จะหมุนเร็วหรือช้า ตามความเหมาะสมทางเทคนิค เช่น เมื่อเริ่มใช้รถที่จอดตากแดดไว้ แม้การจราจรจะติดขัดตั้งแต่ออกรถ แต่มอเตอร์ไฟฟ้าก็จะขับให้คอมเพรสเซอร์ช้าๆ ทั้งๆ ที่เครื่องยนต์ของรถทำงานที่รอบสูง เพราะอุณหภูมิห้องโดยสารต่างจากอุณหภูมินอกรถไม่มาก ผู้ออกแบบระบบปรับอากาศจะสามารถใช้โพรแกรม ที่คำนึงถึงทิศทางและความเข้มของแสงแดดที่ส่องเข้ามาในห้องโดยสารได้ด้วย   อัลเทอร์เนเตอร์ หรือ "เครื่องปั่นไฟ" ประจำรถของเราที่ใช้สายพานขับกันมาเกือบศตวรรษแล้ว จะถูกย้ายตำแหน่งไปติดอยู่กับเพลาของเครื่องยนต์ที่ด้านหลัง คือ ใช้แทนฟลายวีล หรือ "ล้อช่วยแรง" ไปเลย ไม่เพียงเท่านั้น อัลเทอร์เนเตอร์ยุคใหม่ จะทำหน้าที่เป็นมอเตอร์สำหรับสตาร์ทเครื่องยนต์ด้วย สตาร์เตอร์ หรือ "ไดสตาร์ท" ที่เคยส่งเสียงโครมครามทุกครั้งที่เราติดเครื่องยนต์ เพราะต้องมีกลไกดันฟันเฟือง พุ่งเข้าหาฟันเฟืองที่ขอบฟลาย วีล จะค่อยๆ สูญพันธุ์ไปอย่างแน่นอน เมื่อป้อนกระแสไฟฟ้าให้ อัลเทอร์เนเตอร์นี้จะเปลี่ยนสภาพไปเป็นสตาร์เตอร์ทันที   เครื่องยนต์ยุคใหม่ของรถหรูหราบางรุ่นในอีกไม่เกิน 3 ปีข้างหน้า จะถูกสตาร์ทโดยไม่มีเสียง ให้ใครรู้ได้เลย นอกจากนี้ยังให้มันช่วยเสริมกำลังขณะเร่งความเร็วได้ด้วย โดยใช้ไฟฟ้าที่สะสมไว้ในแบทเตอรี เป็นการช่วยประหยัดเชื่อเพลิงได้อีกทางหนึ่ง